Najważniejsze wydarzenia w dziejach ludzkości

Zacznijmy od fraszki C.K. Norwida:

DOBRA WOLA

– Przepraszam państwo, lecz przyszła wiadomość,

Że się Uranus wstrząsa

*

– Mniejsza o to

– Co tam po niebie gdzieś patrzysz Jegomość,

To astronomów rzecz, niech sobie plotą…

*

– Przepraszam państwo – ale panna Klara

Na pannę Różę powiedziała: „stara” –

I ten pod wachlarz bilecik schowała…

*

– Gdzie?! jaki?! dawaj!… to rzecz doskonała!

Norwid pisał tu o niezgodnościach ruchu Urana ze znanymi faktami. Okazało się, że niezgodności owe wywołane są przyciąganiem następnej planety, Neptuna. Jej położenie najpierw obliczono, a następnie znaleziono ją na niebie niemal dokładnie w tym miejscu, gdzie wskazywały obliczenia. Samo wydarzenie jest dobrą ilustracją różnicy między nauką nowożytną a innymi przykładami działalności „naukopodobnej” prowadzonej w najróżniejszych cywilizacjach.

Fraszka Norwida wskazuje też na zjawisko szersze niż salonowy brak zainteresowania nauką. Jesteśmy istotami społecznymi, czasem może nawet zanadto społecznymi: w tym sensie, że skłonni jesteśmy uważać świat międzyludzki za cały wszechświat, a nas samych za istoty stworzone nie mniej, ni więcej, tylko na podobieństwo Boga.

David Christian jest zawodowym historykiem. Zrobił jednak coś, na co nie poważyłaby się większość jego kolegów: prowadzi kurs historii wszechświata, od Wielkiego Wybuchu do dziś. Siłą rzeczy większa część materiału pochodzi z innych dziedzin niż historia: z kosmologii, geologii, biologii itd. Spojrzenie z tej perspektywy na dzieje ludzkości uważam za niezwykle ożywcze. Nigdy nie mogłem się nadziwić pasji, jaką większość historyków wkłada w badanie faktów drugo- albo nawet dziesięciorzędnych: jakaś potyczka pod Straconką (w zasadzie trochę większa bójka) albo śledzenie meandrów polityki jakiegoś nieistotnego władcy. Oczywiście rozumiem, czemu można się zajmować tego rodzaju tematem, podobnie jak rozumiem, czemu można się zajmować badaniem jednego gatunku chrząszczy (a jest ich blisko pół miliona). I wcale nie lekceważę „badaczy owadzich nogów”. Nie rozumiem jedynie, czemu nie widzę prób syntezy, innego spojrzenia, mniej uwikłanego w politykę, mity narodowe, mity religijne; mniej prowincjonalnego geograficznie, kulturowo i cywilizacyjnie.

Jakie więc były najważniejsze wydarzenia w dziejach ludzkości? Większość z nich zaszła w prehistorii albo historii bardzo zamierzchłej: wynalezienie rolnictwa, różnych technik pozwalających odziać się, lepić garnki i przede wszystkim tworzyć narzędzia. W dziejach intelektualnych decydujące znaczenie miało pismo i jego ulepszenie w postaci pisma alfabetycznego: dzięki temu ostatniemu nie tylko zawodowcy mogli umieć pisać – była to rewolucja podobna do rozpowszechnienia w latach osiemdziesiątych XX wieku komputerów osobistych, pozwalających każdemu korzystać z narzędzia przedtem zarezerwowanego dla personelu w białych kitlach (sam pamiętam sale z komputerami typu „Odra”, do których nie wolno było wchodzić, należało zostawić przed wejściem karty perforowane z programem i mieć nadzieję, że przejdzie on pomyślnie kompilację, a może nawet się policzy). Nie jest przypadkiem, że cywilizacja grecka rozkwitła w tym samym czasie, gdy rozpowszechniło się pismo alfabetyczne.

Grecy stworzyli też matematykę ujętą w sposób aksjomatyczny – do dziś jest to ideał przedstawiania wiedzy ścisłej. Geometria grecka i jej najważniejsze zastosowanie: opis ruchu planet stworzyły podstawy przyszłego rozwoju nauki, choć ciąg dalszy nastąpił dopiero po piętnastu wiekach i nie był oczywisty. Cywilizacja przeniosła się na północny zachód Europy. Średniowieczne chrześcijaństwo pokazało swą wielkość w gotyckich katedrach, jak też w tym, że potrafiło zasymilować grecką filozofię i naukę – był to zresztą jego szczytowy moment. Reformacja, która podzieliła chrześcijan, była w znacznym stopniu ujawnieniem się nowej wrażliwości i nowego podejścia do świata, czegoś bardziej fundamentalnego niż dogmaty wiary czy uznawanie bądź nieuznawanie papieża. Nowoczesna cywilizacja wywodzi się z chrześcijaństwa zreformowanego w Europie północnej i w Stanach Zjednoczonych. Katolicyzm definitywnie utracił kontakt z nowoczesnością w wieku XVII, w czasach Galileusza. I sądzę, że nigdy go nie odzyskał, choć w każdej epoce aż do dziś wielu było uczonych katolików i niemal każdy papież deklarował, iż ceni i popiera naukę.

Reformacja związana była od początku z wynalezieniem druku: zapewne nie rozszerzyłaby się tak szybko w innych warunkach. Druk i powszechna umiejętność pisania (głównie jednak w krajach protestanckich) były kolejnym progiem udostępniania wiedzy szerokim rzeszom. Jednak nie podział religijny był najważniejszy w wieku XVI i XVII. Nawet wojna trzydziestoletnia z dłuższej perspektywy jest epizodem bez znaczenia. To rewolucja naukowa przesądziła o znaczeniu tej epoki, a także o znaczeniu Europy w dziejach naszej planety. Jakąś nauką zajmowały się wszystkie cywilizacje, lecz to europejska znalazła skuteczny klucz do poznania przyrody. Najpełniej widać to w dziele Isaaca Newtona: modele matematyczne ściśle opisują rzeczywistość fizyczną. Połączenie matematyki i eksperymentu pozwala dowiedzieć się rzeczy, o których się filozofom nie śniło i które są sprawdzalne. Tym się różnimy od innych cywilizacji, że nasze samoloty latają, nie musimy sobie tego jedynie wyobrażać.

Rewolucja naukowa XVII wieku nie dotyczyła biologii. Wydawało się, że istoty żywe nie podlegają dokładnie tym samym prawom, co reszta materii. Świat biologiczny stał się ostatnim azylem zwolenników celowości. Przypomnijmy: już Arystoteles doszukiwał się w przyrodzie przyczyn celowych. Stopniowo celowość została wyeliminowana z astronomii i fizyki. Nie pytamy: w jakim celu Układ Słoneczny zawiera te a nie inne planety krążące po takich a nie innych orbitach. Wydawało się jednak, że oko ludzkie „zostało stworzone” do patrzenia, podobnie jak piękne, smukłe ciało geparda do szybkiego biegania. Charles Darwin i Alfred Russel Wallace pierwsi zauważyli, że przystosowanie do funkcji jest skutkiem doboru naturalnego, a nie celem. Oko naszych przodków (również czworonożnych, również pływających) doskonaliło się stopniowo, aż osiągnęło dzisiejszy stan (wcale zresztą nie idealny: można dobrać soczewki indywidualnie korygujące wzrok, które sprawiają, że widzimy szczegóły, o jakich dotąd nie mieliśmy pojęcia). Podobnie gepardy doskonaliły się w sztuce biegania, w miarę jak gazele doskonaliły się w sztuce uciekania. Ewolucja za pomocą sekwencji niezliczonych drobnych kroków stworzyła całą biosferę. Wielu ludziom wydaje się to nadal trudne do pojęcia i z uporem szukają luk w teorii ewolucji. Ci sami ludzie nie czują na ogół skrupułów, gdy dzięki nowoczesnej terapii zostają wyleczeni. Podobnie jak niektórzy postmoderniści, którzy twierdzą, że fizyka jest formą dominacji białego człowieka i nie jest więcej warta od mitów jakiegoś plemienia, a potem wsiadają w samolot, aby udać się na kolejną konferencję, gdzie będą o tym nauczać młodzież, żądną zdobycia, jeśli nie wiedzy, to przynajmniej stopni naukowych.

Ojciec Gregor Mendel, 1865

Johann Mendel urodził się w chłopskiej rodzinie na Śląsku, był jednym z tych, których miano nazywać później Niemcami Sudeckimi. Chłopiec miał nieco szczęścia: w jego rodzinnej wsi była szkoła, gdyż lokalna właścicielka, hrabina Walpurga Truchsess-Zeil, dbała edukację poddanych. Ponieważ okazał się zdolny, poszedł do następnej szkoły, a później do gimnazjum w Opawie. Przypominało to chyba edukację Jędrzeja Radka z Syzyfowych prac, rodzice z trudem łożyli na utrzymanie syna w mieście. Niewątpliwie pragnęli też zostawić mu gospodarstwo – był bowiem jedynym chłopcem. Po ukończeniu gimnazjum Johann przeniósł się na studia do Ołomuńca, wciąż brakowało mu pieniędzy, sporo chorował. Jego pilność i talent zwróciły uwagę jednego z wykładowców i młodzieniec został przyjęty do augustianów w Brnie. Przyjął zakonne imię Gregor.

Ojciec Gregor był zbyt delikatny i nieśmiały, aby dobrze czuć się w roli duszpasterza. Pasjonowała go natomiast przyroda, zajmował się klasztornym ogrodem, uczył w różnych szkołach, był jednym z założycieli lokalnego towarzystwa naukowego w Brnie. W lutym i marcu 1865 roku zreferował na kolejnych posiedzeniach owego Towarzystwa swoje badania dotyczące krzyżowania grochu. Nie było to zapewne gremium, które mogłoby docenić wyniki ojca Mendla. Być może zresztą jego wyniki na tyle odbiegały od ówczesnego rozumienia dziedziczności, że nawet gdyby ich autor nie był prowincjonalnym nauczycielem przyrody, i tak nikt by na nie nie zwrócił większej uwagi. Bywają prace, których w momencie powstania nikt nie czyta, a które później stają się początkiem nowej dziedziny. Tak było z pracą Mendla, około roku 1900 zrozumiano, że kładzie ona podwaliny pod nową dziedzinę wiedzy: genetykę.

Co w pracy Mendla tak bardzo odbiegało od tego, co uczeni pragnęli usłyszeć? Były to lata Charlesa Darwina, niewątpliwie ewolucja była tematem nr 1. Nawet w Brnie miesiąc przed referatem Mendla jeden z członków Towarzystwa omawiał właśnie ewolucję. Wiemy także, że Mendel przeczytał O powstawaniu gatunków. Darwin jednak niewiele miał do powiedzenia na temat zmienności i na temat mechanizmu dziedziczenia, a to, co mówił było zwykle bałamutne.

Mendel_seven_characters-ger.svg

Ojciec Gregor cierpliwie prowadził doświadczenia nad pewnymi określonymi wyraźnie cechami grochu: mogły one występować w jednej albo drugiej wersji: kwiaty mają jeden albo drugi kolor, łodyga jest niska albo wysoka itp. Prace Mendla dowodziły, że dziedziczenie ma charakter losowy i w dodatku dyskretny, cyfrowy: są pewne jednostki dziedziczenia, które łączą się w organizmie potomnym i określają jednoznacznie, która z ewentualności wystąpi: np. czy nasiona będą gładkie, czy pomarszczone. W dodatku Mendel założył, że gdy w roślinie zawarte są obie „skłonności”, to uwidacznia się tylko jedna z nich, a druga może być ukryta i ujawnić się dopiero w potomstwie. Wierzono wtedy raczej w jakieś mieszanie się cech, podobne do mieszania barw na palecie, a nie w coś tak zero-jedynkowego.

Także przypadkowość procesu dziedziczenia trudna była do przyjęcia. Często zarzucano Darwinowi, że Opatrzność chciałby zastąpić przypadkiem, ślepym losem. Prawdopodobnie nie było to prawdą w odniesieniu do poglądów samego Darwina, ale pokazuje, jak broniono się przed uznaniem roli losowości w świecie przyrody ożywionej.

Dopiero wiek dwudziesty wprowadził losowość i przypadkowość na naukowe salony. Zakrawa na ironię, że w 1936 roku Ronald Fisher, jeden z pionierów genetyki i statystyki matematycznej, zakwestionował wyniki liczbowe Mendla jako właśnie zbyt regularne jak na dzieło przypadku. Fisher zastosował do wyników Mendla test chi kwadrat i wykazał, że uzyskanie tak regularnych wyników jest niezwykle mało prawdopodobne. Wywołało to dyskusję, której echa do dziś przewijają się w literaturze dotyczącej genetyki oraz statystyki.

Czy globalne ocieplenie to bzdura? Pochwała atmosfery

Atmosfera Ziemi jest jak „uszyta na miarę”: chroni nas przed meteorytami, tłumi promieniowanie nadfioletowe, wytwarzające mutacje (np. raka skóry), zapewnia nam tlen niezbędny do oddychania i jest przezroczysta akurat w tym obszarze fal elektromagnetycznych, które widzimy. Oczywiście, od czasów Charlesa Darwina, wiemy, że trzeba spojrzeć na to odwrotnie: na drodze jakiej ewolucji doszło do tej sytuacji. Ochrona przed meteorytami jest np. niepełna, o czym boleśnie przekonały się dinozaury (zostały tylko energooszczędne zwierzątka w rodzaju dzisiejszych ryjówek – nasi prarodzice). Nam też w zasadzie grozi podobny los, jeśli odpowiednio duża asteroida uderzy w Ziemię. Warstwę ozonową, która chroni przed nadfioletem, dość łatwo byłoby zniszczyć, na szczęście przestaliśmy wypuszczać do atmosfery niektóre związki chemiczne, stosowane w celach dość trywialnych: w dezodorantach i lodówkach. Za tlen powinniśmy dziękować naszym braciom mniejszym roślinom, bez nich (bez fotosyntezy) nie moglibyśmy żyć. Widzimy fale elektromagnetyczne o takich długościach, bo nasza gwiazda centralna najwięcej wysyła w tym obszarze widma (byłoby bez sensu mieć oczy wrażliwe na fale, których praktycznie nie ma). To, że dzięki temu możemy widzieć także inne ciała niebieskie jest tylko wspaniałym dodatkiem. A dzięki obserwacjom gwiazd i planet powstała astronomia matematyczna. A dzięki astronomii powstała fizyka, a dzięki fizyce, a później chemii i biologii, powstała nasza cywilizacja w obecnym kształcie.

W sierpniu 1883 roku na wysepce Krakatau w Indonezji wybuchł wulkan. Wskutek tej erupcji i wywołanych nią fal tsunami zginęło 40 000 ludzi. W końcu października w Europie zaczęły się niesamowicie piękne zachody słońca – znaczyło to, że pył wyrzucony do atmosfery podczas erupcji zdążył już przywędrować na umiarkowane szerokości geograficzne (kolory zachodów słońca to głównie skutek rozpraszania Rayleigha). W Wielkiej Brytanii zachody słońca obserwował zafascynowany nimi poeta, żarliwy katolik, Gerald Manley Hopkins. Swoje opisy wysłał do „Nature”: „Ponad zielenią ukazał się czerwony blask, szerszy i bardziej krzepki; był miękko cętkowany i w żebrach czy pasach kolor był bliższy różu, a w prześwitach, gdzie przeświecał błękit nieba, bliższy malwy. Wyżej był niewyraźnie bzowy. Czerwień można było dostrzec najpierw na wysokości 45º nad horyzontem i widziało się w niej promienie, które jeden z patrzących porównał do ludzkiej dłoni. Do 4:45 czerwień wyparła zieleń i stapiając się z resztką pomarańczowego dosięgła horyzontu” (cyt. w: http://publicdomainreview.org/2012/05/28/the-krakatoa-sunsets/). Malarz William Askroft spędził wiele popołudni, malując widoki nieba na brzegu Tamizy w Chelsea, było to dla niego frustrujące doświadczenie: jego sztuka była bezsilna wobec tej ruchomej powodzi kolorów.

7261360630_2085ed432a_o7261360998_60c9500aa6_o

Zachody słońca po erupcji Krakatau pokazały naocznie, że atmosfera jest wspólna dla całej Ziemi. Jeszcze jedną wspaniałą zaletą, za którą winniśmy wdzięczność naszej siostrze atmosferze, jest efekt cieplarniany. Gdyby nie było atmosfery temperatura Ziemi byłaby równa -20º C – tyle wynika z prostego bilansu energii przychodzącej ze Słońca i wysyłanej przez Ziemię. Ilości energii przychodzącej i wysyłanej w jednostce czasu powinny być równe, inaczej Ziemia musi się ogrzewać albo stygnąć. Naprawdę gdyby temperatura była tak niska, na powierzchni Ziemi byłoby dużo lodu, który świetnie odbija światło i w rezultacie mniej światła słonecznego byłoby pochłaniane przez Ziemię, co znaczy, że temperatura byłaby jeszcze niższa.
Nasza atmosfera przepuszcza niemal całkowicie światło widzialne – większą część energii docierającej do nas ze Słońca. Ziemia, a także sama atmosfera, także wysyłają promieniowanie termiczne, ale jest ono w większości podczerwone, gdyż temperatura Ziemi jest 20 razy mniejsza od temperatury Słońca. Atmosfera Ziemi jest jednak nieprzezroczysta w podczerwieni, dzięki parze wodnej i CO2. Bilans energetyczny wygląda w rezultacie tak.

greenhouse1

Ziemia wysyła więcej promieniowania podczerwonego, niż otrzymuje ze Słońca. Bilans energii zarówno „pod atmosferą”, jak i „nad atmosferą” jest zerowy: tyle samo energii przychodzi i ucieka. Jednak atmosfera promieniuje w górę i w dół, dzięki czemu Ziemia może wysyłać więcej energii – a to oznacza, że jej temperatura jest wyższa: zamiast -20º C otrzymalibyśmy +30º C (-20º C będzie teraz temperaturą na skraju atmosfery, a nie na Ziemi). Temperatura wyszła trochę za wysoka, ale to szczegół. Gdybyśmy przyjęli, że nie cała energia wysyłana w podczerwieni przez Ziemię jest pochłaniana przez atmosferę, ale część jej ucieka w kosmos, wynik byłby bardziej realistyczny. Widać o co chodzi: im bardziej nieprzezroczysta atmosfera w podczerwieni, tym wyższa temperatura planety. Efekt ten – efekt cieplarniany – jest zbawienny, bo, powtórzmy, marnie by nam się żyło w temperaturach średnich poniżej -20º C. Tyle, że gdy atmosfera stanie się zanadto nieprzezroczysta w podczerwieni, na Ziemi może stać się zbyt ciepło. Ludzie od XVIII wieku wysłali do atmosfery tyle CO2, że zaczęło to już wpływać na klimat globalny. Możemy stać się ofiarami naszego sukcesu ewolucyjnego i cywilizacyjnego. Oczywiście, przyszłość jest nieznana, bo może też nadlecieć za, powiedzmy, pięćdziesiąt lat duża asteroida i zafundować nam nie tylko piękne zachody słońca, ale w ogóle zimę na dziesięć lat. Wtedy nikt się nie będzie musiał martwić globalnym ociepleniem, zresztą ryjówki mają na to za mały mózg.

Tren dla Annie Darwin

W marcu 1838 roku Charles Darwin poszedł obejrzeć młodą samicę orangutana w londyńskim ZOO. Do tej pory nie widziano tam stworzenia tak bardzo podobnego do człowieka. Małpę nazwano Jenny, ubrano w dziecięce stroje i umieszczono w ogrzewanym pomieszczeniu razem z żyrafą – wiadomo było, że zwierzęta te są niezwykle delikatne i źle znoszą niewolę. Często zapadały na suchoty, jak nazywano wówczas gruźlicę, o której bardzo niewiele było wówczas wiadomo. Nie wiedziano nawet, czy jest chorobą zakaźną.

jenny-web-3933
Darwin zapisał w swoim notatniku: „Człowiek powinien zobaczyć oswojonego orangutana, posłuchać jak ekspresyjnie płacze, przyjrzeć się, jak rozumnie spogląda, gdy się do niego zwrócić – jakby rozumiał każde wypowiedziane słowo, ujrzeć jakim uczuciem darzy znane sobie osoby, przyjrzeć się, jak szaleje z wściekłości, dąsa się i okazuje rozpacz (…) i dopiero wtedy niech się spróbuje pochwalić swoją dumną wyższością (…) Człowiek uważa się w swej arogancji za coś tak wielkiego, że aż godnego boskiej interwencji. Z większą pokorą i, jak sądzę, prawdziwie, jest uważać go za stworzonego ze zwierząt”.

Dziesięć lat później zmarł ojciec przyrodnika, Robert Darwin, lekarz i religijny sceptyk. Sam Charles w młodości omal nie został pastorem, choć jak się zdaje, pociągała go nie tyle posługa duchowa, co perspektywa zamieszkania na wsi, blisko natury, i możliwość oddawania się przyrodniczej pasji. W każdym razie teraz, pod koniec lat czterdziestych, oddalił się już znacznie od wiary religijnej. Jego motywy nie były wyłącznie naukowe czy racjonalne, myślał jak przyrodnik, ale był też pełnym empatii człowiekiem, dla którego wielkie znaczenie miały moralne skrupuły. Dżentelmeni z jego sfery bardzo poważnie i uczciwie zastanawiali się nad swoimi poglądami. Wiele lat później napisał w Autobiografii:

„Trudno mi doprawdy pojąć, że ktokolwiek mógłby sobie życzyć, aby wiara chrześcijańska była prawdziwa. Bo gdyby tak było, to bezpośrednia wymowa tego tekstu [tekstu Ewangelii – tłum.] jest jak się zdaje taka, iż ludzie, którzy nie wierzą – a do nich należy zaliczyć mego Ojca, Brata i prawie wszystkich moich najlepszych przyjaciół – są skazani na wieczne potępienie.
A to jest wszak okropna doktryna.
Chociaż o istnieniu Boga osobowego dużo myślałem dopiero w znacznie późniejszym okresie życia, podam tu ogólne wnioski, do których doszedłem. Stary, przytaczany przez Paleya, argument o celowości w przyrodzie, który dawniej wydawał mi się tak przekonywający, upada obecnie z chwilą odkrycia prawa doboru naturalnego. Nie możemy już dłużej utrzymywać, że np. piękne zawiasy skorupy małży musiały być wykonane przez istotę rozumną, tak jak zawiasy drzwi – przez człowieka. Nie więcej jest, zdaje się, celowości w zmienności istot żywych i w działaniu doboru naturalnego niż w kierunku, w którym wieje wiatr” (przeł. S. Skowron).

W 1851 roku umarła ukochana córeczka Darwina, dziesięcioletnia Annie. Dziecko zachorowało najprawdopodobniej na gruźlicę, nie mówiono o tym jednak głośno, ponieważ diagnoza taka oznaczała wyrok śmierci, chorych na nią nie przyjmowano nawet do szpitali. Ojciec miał nadzieję, że małej pomoże hydroterapia w zakładzie w Malvern, gdzie sam leczył wcześniej własne niedomagania. Miał może nadzieję, że Annie pomoże to samo, co pomogło jemu, ponieważ stale podejrzewał, iż jej choroba może być dziedziczna. Darwin spędził w Malvern przy Annie ostatnie dni jej życia, szalejąc z rozpaczy. Tydzień po pogrzebie napisał o niej wspomnienie, najbardziej emocjonalny tekst człowieka, który zawsze starał się zachować obiektywizm, ale i zrozpaczonego ojca, który czuł się winny śmierci córki. Annie była idealnym wiktoriańskim dzieckiem: łagodna, kochająca, posłuszna, niewinna, wesoła, pełna życia, lecz nigdy nie rozkapryszona, bardzo wrażliwa na każdy przejaw dezaprobaty ze strony rodziców, którzy nie musieli jej nawet karcić, wystarczyło trochę surowsze spojrzenie, by natychmiast odczuła niewłaściwość swego postępowania. I nie tylko cechy charakteru dziewczynki miały znaczenie, Darwin starał się zapamiętać także jej wygląd zewnętrzny. „Jej wzrok się iskrzył, często się uśmiechała. Chodziła elastycznie i pewnie, trzymała się prosto i często odrzucała nieco głowę w tył, jakby rzucając żartobliwe wyzwanie światu. (…) Dagerotyp jest bardzo do niej podobny, lecz zupełnie nie oddaje jej wyrazu: zrobiony został dwa lata temu, jej twarz się od tamtej pory wyciągnęła i nabrała urody. Ruchy miała żywe, energiczne i zazwyczaj pełne wdzięku, kiedy chodziła ze mną na spacer ścieżką dookoła domu, to mimo iż chodzę szybko, często wyprzedzała mnie, kręcąc piruety w najbardziej elegancki sposób i uśmiechając się słodko”.

Annie_Darwin

Dzieci na ówczesnych dagerotypach miały często nienaturalny wygląd, ponieważ musiały wytrwać bez ruchu przez całą minutę – tyle bowiem trwało naświetlanie zdjęcia. Widać, że dłonie Annie są nieostre, dziewczynka się poruszyła.

Śmierć dziecka była w tamtej epoce zjawiskiem częstym, ludzie pobożni pocieszali się mówiąc o lepszym życiu, do którego zostało przeniesione zgodnie z nieprzeniknionymi zamysłami Stwórcy. Charles Darwin nie próbował szukać pociechy tego rodzaju, jak się wydaje, śmierć niewinnej istoty była w jego oczach całkowicie sprzeczna z jakąkolwiek wizją dobrego Boga. Prawdopodobnie sądził też, że jakaś cząstka naszego współczucia należy się również istotom mniej od nas uprzywilejowanym – jak Jenny z ZOO, ofiara tej samej co Annie choroby.

Korzystałem z książki Randala Keynesa, Annie’s Box: Charles Darwin, His Daughter, and Human Evolution, London 2001. Na książce tej oparto scenariusz filmu BBC z roku 2009 pt. Creation.

Oko ludzkie i doskonałość stworzenia

Czy długa szyja żyrafy, zajęcze skoki albo narząd taki, jak ludzkie oko, są wytworem opatrznościowego inteligentnego projektu, czy też mogły ukształtować się samorzutnie wskutek ewolucji? Do połowy XIX wieku poglądy ewolucyjne były raczej odosobnione i niedopracowane. W żywych istotach widziano przykład mądrości bożej. Nawet arcyniedowiarek Voltaire pisał w swym Traité de métaphysique (czyli „Traktacie metafizycznym”):

Kiedy widzę zegarek, którego wskazówka pokazuje godziny, dochodzę do wniosku, że istota inteligentna rozmieściła sprężyny tej machiny w taki sposób, by wskazówka pokazywała godziny. Podobnie widząc sprężyny ciała ludzkiego, dochodzę do wniosku, że istota inteligentna rozmieściła jego narządy w taki sposób, aby mogło mieścić się i odżywiać przez dziewięć miesięcy w macicy; że oczy są mu dane, by widzieć, ręce, aby chwytać itd.

Voltaire nie był osobistym wrogiem Stwórcy, był deistą, sceptycznie zapatrującym się na Jego samozwańczych przedstawicieli na ziemi. Argument Voltaire’a podjęty został przez teologa Williama Paleya, który w zegarku znalezionym na wrzosowisku chciał widzieć dowód istnienia Boga, i to koniecznie w jego anglikańskiej odmianie. Rozwijana była, zwłaszcza w XIX wieku, tzw. teologia naturalna. Podkreślano w niej rozmaite przykłady dostosowania istot żywych albo ich poszczególnych narządów do swych funkcji i traktowano to jako przykłady inżynierskich talentów Stwórcy – był wszak wiek przemysłu napędzanego siłą pary, a niebawem także elektryczności, i inżynierowie byli w cenie.Także młody Charles Darwin znał i podzielał argumentację tego rodzaju, zanim odkrył inne rozwiązanie: żywe organizmy mogą ewoluować, a sukces odnoszą te z nich, którym najlepiej uda się wykorzystać swoje środowisko. Nie ma więc projektu ani zegarmistrza czy konstruktora, jest następowanie kolejnych innowacji, kumulujących się niekiedy w coś tak bliskiego doskonałości jak oko ludzkie albo gepard.

W liberalnym i dżentelmeńskim świecie Darwina dyskusja musiała być rzetelna, wyzbyta demagogii. Dlatego w dziele O powstawaniu gatunków uczony zamieścił cały rozdział poświęcony trudnościom własnej teorii – coś, czego jego dzisiejsi koledzy, tak usilnie walczący o przetrwanie w akademickim środowisku, z reguły nie robią, poprzestając na autoreklamie.

Pisze Darwin:

Przypuszczenie, że oko ze wszystkimi swoimi niezrównanymi urządzeniami do nastawiania ogniskowej na rozmaite odległości, do dopuszczania rozmaitych ilości światła oraz korygowania aberracji sferycznej i chromatycznej mogło powstać drogą doboru naturalnego, wydaje się – przyznaję to otwarcie – w najwyższym stopniu niedorzeczne. Rozum jednak mi mówi, że jeśli można dowieść istnienia licznych stadiów pośrednich, od skomplikowanego i doskonałego oka do prostego i niedoskonałego, przy czym każde z tych stadiów jest użyteczne dla posiadacza, jeżeli zmiany te są bardzo niewielkie i dziedziczne (…), i jeżeli takie zmiany lub modyfikacje narządu będą zawsze korzystne dla zwierzęcia przy zmianie warunków życia, wtedy trudności przyjęcia, iż doskonałe i skomplikowane oko może powstać drogą doboru naturalnego (…) nie sposób uznać za rzeczywistą. [przeł. Sz. Dickstein, J. Nussbaum, popr. J. Popiołek, M. Yamazaki, s. 175-176]

O „doskonałości” oka ludzkiego powiemy nieco dalej. Najpierw spójrzmy na samą kwestię ewolucji od plamki ocznej do rozbudowanej struktury z gałką oczną, soczewką i siatkówką.

John Ellis, How Science Works: Evolution, 2nd ed., Springer 2016

Dość łatwo wyobrazić sobie kolejne kroki ewolucyjne i korzyści z nich płynące: lepiej mieć jakiś detektor światła niż go nie mieć (np. u fotosyntezującej eugleny światło jest źródłem energii, korzystnie jest zatem znaleźć się w miejscu o lepszym oświetleniu). Podobnie, lepiej jest otrzymywać jakąś, nawet niedokładną informację o kierunku, z którego dociera światło, niż nie otrzymywać jej wcale. Naturalne więc są struktury typu camera obscura: otwór, przez który wpada światło, a naprzeciwko tego otworka komórki światłoczułe. Oko tego rodzaju pozwala zaobserwować jakiś obraz przedmiotu, ma jednak słabą zdolność rozdzielczą i wpuszcza niewiele światła. Owady wykorzystują wiele egzemplarzy takich oczu jednocześnie. Lepszym rozwiązaniem jest poszerzenie otworu, którym wpada światło i umieszczenie soczewki wytwarzającej obraz na światłoczułym ekranie – siatkówce. Można wówczas regulować ilość światła docierającego do siatkówki oraz uzyskać obraz o dobrej zdolności rozdzielczej.

John Ellis, How Science Works: Evolution, 2nd ed., Springer 2016

Obliczono, że cała ta ścieżka ewolucyjna może zmieścić się w czasie rzędu pół miliona lat, przyjmując, że u małych organizmów morskich pokolenie trwa mniej więcej jeden rok). Oznacza to, że kiedy wydarzyła się eksplozja kambryjska: pojawienie się licznych zwierząt około 540 mln lat temu, to praktycznie natychmiast (w skali geologicznej) powinny się też pojawić oczy. Wśród skamieniałości z kambru znajdują się trylobity i żywiące się nimi drapieżniki anomalocaris – zwierzęta te posiadały oczy złożone. Odkryto też, że u gatunków tak różnych, jak myszy, owady i ludzie wpływ na budowę oka ma ten sam gen regulujący PAX6, najwyraźniej mieliśmy więc wspólnych przodków.

Grafika: Trevor D. Lamb, Evolution of the Eye, „Scientific American”, July 2011

Dzielimy przeszłość oka ze śluzicą (hagfish) i minogiem (lamprey). W rozwoju embrionalnym oko człowieka powtarza owe wczesne stadia rozwojowe.

Parę słów na temat jakości optycznej naszego oka. Nie jest ono bynajmniej konstrukcją idealną. W zasadzie ostry obraz odbieramy tylko poprzez czopki skupione w plamce żółtej na powierzchni około 1 mm² – jest to zdecydowanie najbardziej drogocenny fragment naszego ciała. Daje to pole widzenia rzędu zaledwie 2°. Czopki zapewniają nam też widzenie barwne, ponieważ występują w trzech odmianach, które wrażliwe są (głównie) na czerwień, zieleń i błękit. Wrażenie obrazu przed oczami tworzone jest przez nasz mózg, wzrok skanuje bowiem nieustannie pole widzenia (dlatego tak ważna jest ruchomość gałki ocznej). Mamy tu więc do czynienia z dobrej jakości kamerą o niezwykle wąskim polu widzenia, która tworzy szerszy obraz dzięki swoim bezustannym ruchom i oprogramowaniu. Spróbujmy np. przeczytać poniższy tekst, a zobaczymy, że idea linearnego odczytywania tekstu literaz za literą nie jest całkiem poprawna.

Nie werizłeim że mzóg mżoe bez polbrmeu oczdaytć sowła z pporyzsteaimawni ltemirai blye tlkyo perwizsa i otanista błyy na sowich mecscijah

Aberracje sferyczna i chromatyczna (*), o których mówił Darwin nie są w przypadku oka tak trudne do skorygowania, jak mu się zdawało, a to dlatego, że najważniejsze są promienie blisko osi optycznej, dla nich aberracje te są niewielkie. Możemy natomiast przystosowywać się do zmiennych warunków oświetlenia dzięki kurczeniu i rozszerzaniu źrenic oraz możemy modyfikować ogniskową całego oka tak, by obraz przedmiotów położonych niezbyt blisko oka był wyraźny (konkretna odległość dobrego widzenia zależy od indywidualnych cech oka oraz wieku jego posiadacza). W obrębie plamki żółtej zdolność rozdzielcza oka zbliża się do granicy dyfrakcyjnej, tzn. teoretycznej zdolności rozdzielczej (por. John Biddell Airy: Jak drobne szczegóły można dostrzec przez teleskop).

Pod względem konstrukcyjnym oko ludzkie jest jednak zbudowane gorzej niż oko ośmiornicy.

Po lewej stronie mamy oko kręgowca. Włókna nerwowe (2) przechodzą w nim przed światłoczułą siatkówką (1). Cały ten bałagan przed siatkówką pogarsza oczywiście jakość obrazu. Nerwy skupiają się w w dodatku w wiązkę (nerw wzrokowy) (3) w taki sposób, że pozostaje obszar oka niewrażliwy na światło, tzw. plamka ślepa (4). To, że jej zwykle nie widzimy, jest czarodziejstwem mózgu. Po prawej stronie mamy znacznie porządniejszy inżyniersko projekt oka głowonoga, gdzie siatkówka jest umieszczona przed nerwami wzrokowymi, które nie zakłócają biegu światła i nie tworzą plamki ślepej.

Jeśli Stwórca starał się osiągnąć projekt idealny, to udało mu się go zrealizować w przypadku ośmiornic, nie ludzi. Przypomina się odpowiedź wybitnego biologa J.S.E. Haldane’a na pytanie pewnego teologa, czego na temat Boga można dowiedzieć się z badań biologicznych. „Że wykazuje nadmierne upodobanie do chrząszczy” – brzmiała odpowiedź. Jest to aluzja do faktu, że istnieje około miliona gatunków chrząszczy, z czego tylko część jest znana badaczom.

(*) Aberracja sferyczna to efekt nieogniskowania wszystkich promieni w jednym miejscu przez soczewkę o powierzchniach idealnie sferycznych. W oku nie mamy do czynienia z tak prostą sytuacją, ale problem nieogniskowania w jednym punkcie także występuje.

Aberracja chromatyczna pojawia się, ponieważ promienie różnych barw mają różne współczynniki załamania, nawet więc gdyby kształt soczewki został zaprojektowany w sposób idealny, dotyczyłoby to jedynie jednej barwy, dla innych obraz musiałby być nieco rozmyty.

A kromatikus aberráció jelensége.

Powstawanie kontynentów i oceanów (1922) – Alfred Wegener

Książka została napisana w okresie rekonwalescencji autora, dwukrotnie rannego na froncie zachodnim zaraz na początku wojny światowej (wrócił później do służby jako meteorolog). Ukazała się po raz pierwszy w roku 1915 nakładem wydawnictwa Vieweg & Sohn. Kolejne trzy wydania ukazały się już po wojnie. Z początkowych niecałych stu stron książka rozrosła się do ponad dwustu w czwartym wydaniu. Najważniesze historycznie okazało się wydanie trzecie z roku 1922, które stało się podstawą przekładów m.in. na angielski, francuski, hiszpański i rosyjski, wywołując ożywioną dyskusję nie tylko w kręgach naukowych.

Wysunięta przez Wegenera teoria dryfu kontynentów, przyjęta zrazu ze sceptycyzmem, niedowierzaniem, a nawet szyderstwem, w okresie międzywojennym zyskała niewielu zwolenników. Idee przesuwania się kontynentów wróciły triumfalnie dopiero w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku jako teoria płyt tektonicznych, która zrewolucjonizowała nauki o Ziemi.

Alfred Lothar Wegener z wykształcenia był astronomem, lecz po doktoracie dotyczącym Tablic Alfonsyńskich w roku 1905 postanowił zająć się meteorologią. Zapalony wędrowiec, alpinista i narciarz szukał dziedziny mniej obciążonej tradycją, dającej ponadto możliwość pracy w terenie, a nawet przygody. Wraz ze starszym bratem Kurtem ustanowił w roku 1906 światowy rekord czasu lotu balonem (52,5 godziny). W tym samym roku wyruszył na Grenlandię jako meteorolog duńskiej wyprawy. Spędził tam dwie zimy, tworząc pierwszą stację meteorologiczną i dokonując pomiarów atmosfery przy użyciu latawców oraz balonów. Po powrocie pracował na uniwersytecie w Marburgu, opracowywał wyniki obserwacji polarnych, napisał także podręcznik Termodynamika atmosfery (1911). Przygotowując go, Wegener zwrócił się o opinię do uznanego specjalisty profesora Wladimira Köppena z Hamburga, który przychylnie przyjął rękopis młodszego kolegi. Wegener poznał też córkę profesora Else i niebawem się z nią zaręczył. Na następną wyprawę na Grenlandię wyruszył w 1912 roku, Else spędziła ten czas w domu norweskiego meteorologa Vihelma Bjerknesa, ucząc jego dzieci niemieckiego, a sama ucząc się norweskiego oraz duńskiego (przełożyła potem na niemiecki dwie prace Bjerknesa). Latem 1913 roku wyprawa z udziałem Wegenera przebyła drogę w poprzek Grenlandii mniej na szerokości geograficznej 75°. Tego samego roku młody polarnik i Else wzięli ślub. Po wojnie światowej Wegener objął po przejściu teścia na emeryturę jego stanowisko w Morskim Obserwatorium Meteorologicznym w Hamburgu, przeniósł także swoje prawo nauczania na tamtejszy nowopowstały uniwersytet. We współpracy z Köppenem napisał książkę na temat paleoklimatologii, w której rozwinięte zostały pewne argumenty na rzecz dryftu kontynentalnego. Napisał też książkę na temat kraterów księżycowych, uznając je – zgodnie z prawdą, a wbrew ówczesnym poglądom – za skutek impaktów meteorytów. Mimo ożywionej aktywności Wegenerowi nie udawało się uzyskać katedry uniwersyteckiej, można przypuszczać, że pewną rolę odgrywała tu niechęć wobec jego śmiałych teorii. W 1924 roku został profesorem na katedrze meteorologii i geofizyki w prowincjonalnym Grazu w Austrii (stanowisko stworzono specjalnie dla niego, łącząc obie dziedziny, którymi się zajmował). Wegenerowie przeprowadzili się tam wraz ze swymi trzema córkami i teściem. Jak wspominała Else: „W pięknym Grazu niemal całkiem zatopiliśmy się w mieszczańskiej stabilizacji”. Wegener pracował naukowo, wszyscy troje odbywali liczne wycieczki, regularnie jeździli na narty w Alpy, wojna i ciężkie przejścia w Grenlandii wydawały się daleko poza nimi. Jednak w roku 1929 Alfred Wegener nie umiał się oprzeć okazji ponownej wyprawy na Grenlandię. Zmarł tam niespodziewanie w listopadzie 1930 roku, prawdopodobnie na atak serca z nadmiernego wysiłku, niedługo po swoich pięćdziesiątych urodzinach.

Alfred Wegener i jego towarzysz Rasmus Villumsen na kilka dni przed śmiercią (obaj zginęli w drodze między obozem w głębi Grenlandii a wybrzeżem)

Idea ruchu kontynentów przyszła Wegenerowi po raz pierwszy do głowy w roku 1910, gdy zwrócił uwagę na przystawanie linii brzegowych Ameryki Południowej i Afryki na mapie. Nie był pierwszym, który zauważył owo dopasowanie – jednak nauka instytucjonalna nauczyła się ten fakt ignorować. W roku 1911 Wegener zetknął się po raz pierwszy z danymi geologicznymi i paleontologicznymi, które wskazywały na podobieństwo obu kontynentów. Fakty te znane były specjalistom, interpretowano je jako świadectwo istnienia niegdyś pomostów lądowych między Afryką i Ameryką, uznając za pewnik, że kontynenty te zawsze były położone tak jak dziś (nieco słabsza wersja tego poglądu zakładała istnienie łańcucha wysp łączących oba kontynenty). Wegener postanowił zakwestionować ten pewnik i sprawdzić, czy koncepcja przesuwania się kontynentów może się obronić. W styczniu 1912 roku po raz pierwszy przedstawił swe pomysły publicznie na zjeździe Towarzystwa Geologicznego we Frankfurcie, a trzy lata później rozwinął je w książce. Jak się zdaje, koncepcja pomostów lądowych od początku nie trafiała mu do przekonania. Podstawowym jego argumentem była tu izostazja, obserwowane przez geologów dążenie do równowagi hydrostatycznej. Wiadomo było np., że lądy podnosiły się po ustąpieniu zlodowacenia. Góry mają niższy ciężar właściwy niż dno oceanów. Jeśli tak, to zbudowane z lżejszego materiału pomosty lądowe nie mogły zatonąć w gęstszym podłożu, gdyż przeczyłoby to prawu Archimedesa. Wegener zaczął na kontynenty patrzeć jak na dobrze mu znaną z Arktyki pokrywę lodową: tworzy ona względnie trwałe pływające struktury, które mogą łączyć się albo pękać na mniejsze części, przy czym większa część ich objętości zanurzona jest w wodzie. Podobne zjawiska – oczywiście w nieporównanie większej skali czasowej – mogły zachodzić w przypadku kontynentów na Ziemi.

Przyrodnik zwracał uwagę, że większą część powierzchni Ziemi stanowią albo głębie oceaniczne, albo niezby wysokie lądy.

(Ryc. 4 z Entstehung der Kontinente und Ozeane, 1922, s. 27)

Rozkład wysokości dla całej powierzchni Ziemi ma dwa wyraźne maksima, odpowiadające lądom oraz dnu oceanów. Przeczy to zdaniem Wegenera panującej w tym okresie teorii Eduarda Suessa kurczenia się (kontrakcji) Ziemi. Wyobrażano sobie, iż Ziemia stygnie z fazy ciekłej i stale się w związku z tym kurczy. Wywoływałoby to na jej powierzchni efekt podobny do marszczenia się skórki na wysychającym jabłku. Owo „marszczenie się” zewnętrznych warstw skorupy ziemskiej objawiać się miało m.in. fałdowaniem i wypiętrzaniem gór. Ponieważ kurczenie zachodzi stopniowo, więc w różnych jego fazach ta sama część powierzchni mogła znajdować się nad albo pod powierzchnią morza. Odkrycie pierwiastków promieniotwórczych, które stale wydzielają ciepło, stawiało teorię kontrakcji pod znakiem zapytania. W dodatku skały osadowe znajdowane na kontynentach wskazują na to, że tereny te mogły się znajdować jedynie płytko pod powierzchnią morza, nie stanowiły więc nigdy dna oceanicznego. Wegener sądził także, że gdyby to kurczenie się Ziemi odpowiadało za rzeźbę jej powierzchni, rozkład wysokości powinien mieć jedno tylko maksimum, takie jak przerywana linia na rycinie powyżej.

(Ryc. 4 z Entstehung der Kontinente und Ozeane, 1922, s. 35; dziś wiemy, że dno oceanów także należy do litosfery, która jednak jest tam znacznie cieńsza niż pod kontynentami)

Jego zdaniem lżejsza masa kontynentu, sial (od zawartości krzemu i aluminium: Si-Al) pływa w cięższej simie (od zawartości krzemu i magnezu: Si-Ma), która ma pewne cechy cieczy, przynajmniej w długiej skali czasowej. Toteż poziome przemieszczanie się kontynentów przypominałoby pływanie kier lodowych w morzu. Według oszacowania Wegenera grubość kontynentów (oznaczona M na rycinie) była rzędu 100 km (rycina jest schematyczna i nie oddaje prawidłowo skali).

Mapy Wegenera (Entstehung der Kontinente und Ozeane, 1929, s. 19, 20)

Teoria dryftu kontynentów nie tylko tłumaczyła dopasowanie kształtów różnych lądów, ale także w naturalny sposób objaśniała podobieństwa geologiczne: góry po jednej stronie Atlantyku znajdowały swe naturalne przedłużenie po drugiej jego stronie. Podobieństwa zachodziły także między kopalnymi gatunkami roślin i zwierząt z części świata oddzielonych barierą oceanu. Bez pomostów lądowych trudno było zrozumieć, w jaki sposób te same gatunki mogły wyewoluować w sposób niezależny od siebie.

(J.S. Monroe, S. Wicander, The Changing Earth, 4th edition, s. 33)

Wegener przyjął, że w erze paleozoicznej wszystkie kontynenty stanowiły jeden ląd, nazwany Pangea, który następnie popękał na oddzielne fragmenty, odsuwające się stopniowo od siebie. Jedna z krawędzi Pangei znajdowała się blisko bieguna południowego – gdyż kontynenty przesuwały się nie tylko względem siebie, ale także w stosunku do osi obrotu Ziemi. Dzięki temu można było wyjaśnić geologiczne ślady zlodowaceń paleozoicznych w miejscach położonych obecnie tak daleko od siebie, jak Argentyna, Afryka Południowa, Indie i Australia – wszystkie te lądy znajdowały się kiedyś blisko siebie, a także blisko bieguna ziemskiego.

Dane Wegenera wg współczesnego podręcznika (W. Frisch et al., Plate Tectonics, Springer 2011, s. 3)

Ciągłość pasm górskich oraz zlodowacenia i lasy karbońskie (E.J. Tarbuk, F.K. Lutgens, D. Tasa, Earth: An Introduction to Physical Geology, 11th edition, s. 46,47)

W oczach większości geologów hipoteza Wegenera zakrawała na szaleństwo. Jak zauważył jeden z geologów, przeciwnik dryftu: gdyby to była prawda, to należałoby napisać na nowo podręczniki z ostatnich trzydziestu lat – rzeczywiście, trzeba było to w końcu zrobić. Podobnie reagowali wykształceni ludzie XVI wieku, słysząc o koncepcji Kopernika. Obie teorie usuwały niejako metafizyczny grunt pod nogami, głosząc zmienność i ruch tam, gdzie pragnęlibyśmy stabilności i niezmienności. Obie brały początek ze stosunkowo prostego i nienowego pomysłu, który był po wielokroć odrzucany jako absurdalny. Sformułowane zostały dzięki innemu spojrzeniu na znane fakty, a nie dzięki jakimś nowym, nieznanym dotąd obserwacjom. Obie teorie przekraczały także granice między różnymi naukami. Kopernik „niedopuszczalnie” mieszał astronomię i fizykę. W sprofesjonalizowanym i wyspecjalizowanym dwudziestym wieku czyniono zarzut z tego, że teorię wysunął nie geolog, który strawił lata na badaniach terenowych, lecz autsajder: astronom zajmujący się głównie meteorologią. Warmia Kopernika i Marburg oraz Graz Wegenera, leżąc na uboczu, ułatwiały niezależne myślenie, wolne od presji poglądów środowiska. Obaj autorzy zdawali sobie do pewnego stopnia sprawę z kontrowersyjnosci swoich hipotez, choć żaden z nich nie spodziewał się chyba aż tak zażartego oporu. Oczywiście, każdy rewolucyjny pogląd rodzi nowe trudności i niełatwo z góry przesądzić, czy ostanie się wobec zarzutów. Obie teorie wykazywały też dość podobny brak: nie zawierały bowiem konkretnego mechanizmu, który tłumaczyłby zakładane ruchy. Mechanika arystotelesowska z trudem dawała się pogodzić z heliocentryzmem, w przypadku Wegenera trudność była może jeszcze większa, gdyż potrzebne prawa fizyki były wprawdzie znane, lecz nie było jasne, w jaki sposób miałyby z nich wynikać przemieszczenia kontynentów. Świadom tej trudności, uczony zaproponował dwa mechanizmy, choć podkreślał także, że jest zbyt wcześnie na tego rodzaju szczegóły. Mówił o sile odśrodkowej, która wywołać miała ucieczkę od biegunów – Polflucht, a także o siłach przypływowych Księżyca i Słońca, które wywołać miały przesuwanie kontynentów ku zachodowi. Wyjaśnienia te zostały bardzo ostro skrytykowane przez ekspertów.
Niektóre argumenty Wegenera były błędne, co nie powinno nas szczególnie dziwić w przypadku pracy tak pionierskiej (podobnie było z większoscią szczegółowych poglądów Kopernika oprócz samego heliocentryzmu). Stosunkowo największym błędem było bardzo późne oddzielenie się Grenlandii, która zdaniem Wegenera przesuwać się miała z szybkością rzędu 30 m rocznie. Wegener nadmiernie zawierzył pomiarom astronomicznym długości geograficznej, które nie miały dostatecznej dokładności. Dziś szybkości przesuwania się płyt tektonicznych można mierzyć bezpośrednio za pomocą systemu GPS i wiadomo, że są one rzędu kilku cm rocznie.

W latach dwudziestych ubiegłego wieku krytykowano jednak nie tylko słabe punkty teorii Wegenera, ale także i jej mocne strony. Wysuwano np. twierdzenie (H.S. Washington, 1923), że skały po obu stronach Atlantyku nie wykazują podobieństw. Nie zgadzał się z tym poglądem A.L. Du Toit, wybitny południowoafrykański geolog, który specjalnie w tym celu udał się do Ameryki Południowej i stwierdził, że podobieństwa geologiczne „są wręcz zdumiewające”. Du Toit stał się zwolennikiem teorii Wegenera. Szczególnie niechętne przyjęcie spotkało teorię Wegenera w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii, a więc w krajach w geologii przodujących. Przewodniczący Londyńskiego Towarzystwa Geologicznego J.W. Gregory stwierdził, że jeśli izostazja sprzeczna jest z zanurzaniem się dna oceanów, to tym gorzej dla izostazji. Zgadzał się z tym zdaniem także Harold Jeffreys, wybitny geofizyk, który na podstawie danych sejsmicznych wierzył w częściowo płynne jądro Ziemi, sądził jednak, że zewnętrzne jej warstwy są sztywne. Naomi Oreskes upatruje źródeł reakcji amerykańskich geologów na teorię Wegenera w ich niechęci do ogólnych, zbyt spekulatywnych teorii. Niewątpliwie pewna dyscyplina myślowa jest w naukach empirycznych niezbędna, nie należy budować pochopnych uogólnień i uczeni zdobywają pozycję w swoim cechu na podstawie rzeczowych i beznamiętnych obserwacji. Jednak żaden podręcznik metodologii nie nauczy nas, które uogólnienia są „pochopne”, a które – „śmiałe i nowatorskie”. Niemal zawsze prace rewolucyjne przekraczają granice uznanych dziedzin i dopuszczalnych metod. Idee Wegenera podjął Arthur Holmes, twórca datowania radiometrycznego, był w tym jednak niemal całkowicie odosobniony. Przypuszczał on, że ciepło wydzielane przez pierwiastki promieniotwórcze może przenosić się za pomocą prądów konwekcyjnych w płaszczu Ziemi. Prądy takie odpowiedzialne byłyby za przesuwanie kontynentów.

Przesuwanie się kontynentów wróciło do łask w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku dzięki wielu nowym obserwacjom i metodom. Postęp osiągnięty został przede wszystkim dzięki badaniom dna oceanów. Dopiero po drugiej wojnie światowej można było zastosować echosondy do precyzyjnego zbadania topografii dna morskiego. Dzięki badaniom magnetyzmu występujących tam skał można było stwierdzić, że podmorski Grzbiet Śródatlantycki jest strefą spredingu – miejscem, gdzie na powierzchnię wydobywa się nowy materiał z wnętrza Ziemi i tworzą płyty tektoniczne. Kontynenty są częścią płyt tektonicznych, nie torują sobie drogi w płynnym podłożu, lecz raczej są przesuwane wraz z całością płyty, do której należą (symetryczne zjawisko niszczenia płyt następuje w obszarach subdukcji, gdzie jedna płyta wsuwa się pod drugą). W marcu 1964 roku Towarzystwo Królewskie w Londynie zorganizowało konferencję poświęconą przesuwaniu się kontynentów. Zaprezentowano na niej pracę przedstawiającą komputerowe dopasowanie kształtu kontynentów po obu stronach Atlantyku (E. Bullard, J.E. Everett, A.G. Smith, The fit of the continents around the Atlantic, Phil. Trans. Roy. Soc. London A, 258: 41-51).

Okazało się ostatecznie, że Wegener miał rację: średni kwadratowy błąd dopasowania jest rzędu 50 km (co ciekawe, w latach dwudziestych jeden z geologów sporządził model, z którego wynikało, że takiego dopasowania wcale nie ma i luki między kontynentami sięgają 1200 km!). Płyty kontynentalne zachowują się jak sztywne dwuwymiarowe obiekty przesuwające się po powierzchni Ziemi. Oznacza to, że mają one krzywiznę Ziemi i ich ruchy są obrotami – zgodnie z twierdzeniem Eulera, mówiącym, iż dowolne złożenie obrotów przedstawić można jako obrót wokół pewnej ustalonej osi o pewien kąt. Swoistą ironią losu jest fakt, że trwają wciąż dyskusje na temat sił wywołujących przesuwanie się płyt tektonicznych, prądy konwekcyjne rozpatrywane przez Holmesa są raczej skutkiem niż przyczyną tych ruchów. Najczęściej uważa się, że dominuje jakiś mechanizm grawitacyjny.

Jedna ze współczesnych rekonstrukcji Pangei (za: A. Schettino, Quantitative Plate Tectonics, Springer 2015, s. 60)

 

Einstein o Lukrecjuszu, 1924

PIOTR: Ktoś ty? DUCH: Lukrecy, Lewiatan, Voltaire, Alter Fritz, Legio sum.

[A. Mickiewicz, Dziady]

Dziś zajmiemy się diabłem zwanym przez wieszcza Lukrecy, czyli Lukrecjusz.

Żyjący w I w. p.n.e. Titus Lucretius Carus, autor poematu O rzeczywistości (in. O naturze rzeczy), był zarazem wybitnym poetą i zwolennikiem atomizmu w wersji Epikura. Idea, że świat zbudowany jest z atomów i nie jest kierowany przez osobowe bóstwa, przyjmowała się trudno i z oporami. Człowiek ma umysł, który chętnie postrzega rzeczywistość w kategoriach celu. Dlatego w różnych epokach od starożytności począwszy traktowano poglądy Lukrecjusza jako absurdalne i heretyckie. Nie wierzono, aby jako tako uładzony wszechświat mógł powstać bez czynnej interwencji bóstwa. Zderzające się w nieskończoności atomy wydawały się wizją jałową i ponurą, a do tego wielce nieprawdopodobną: no bo jak długo musiałyby się zderzać atomy, by utworzyć Einsteina? Wiemy jednak, że Einstein powstał nie z mgławicy gazowej, lecz jako człowiek, a człowiek od australopiteka itd. itp. Życie na Ziemi powstało (w skali kosmicznej) niemal nazajutrz po utworzeniu się planety, co wskazywałoby albo na to, że ewolucja od chemii do biologii nie jest aż tak nieprawdopodobna, albo wracamy do kapłanów i ich wyjaśnień na ten temat, które nic nie wyjaśniają.

Poniższy tekst jest wstępem Alberta Einsteina do poematu Lukrecjusza. Uczony zdobył w tym czasie światową sławę, choć nie wszystkich Niemców to cieszyło, albowiem był on Żydem. W kraju, po puczu monachijskim Adolfa Hitlera i wciąż w kryzysie gospodarczym, narastały kompleksy i nacjonalizm. Toteż Einstein czuł się tam, jak „ktoś, kto leży w dobrym łóżku, lecz oblazły go pluskwy”. Znamy to uczucie.

https://kierul.wordpress.com/2013/02/01/einstein-zydowski-prorok-we-wlasnym-kraju/

https://kierul.wordpress.com/2012/11/22/einstein-i-mann-koniec-wielkich-niemiec/

Każdy, kto nie idzie całkowicie z duchem naszego czasu i kto czuje się niekiedy obserwatorem otaczającego świata, a zwłaszcza duchowej postawy swych współczesnych, nie może pozostać obojętny na czar dzieła Lukrecjusza. Widzimy w nim bowiem, jak wyobraża sobie świat człowiek niezależny, wyposażony w żywe doznania zmysłowe i zdolność rozumowania, obdarzony naukową i spekulatywną ciekawością, człowiek, niemający najmniejszego pojęcia o osiągnięciach współczesnej nauki, które nam wpojono w dzieciństwie, nim jeszcze mogliśmy się z nimi skonfrontować w sposób świadomy i krytyczny.

Głębokie wrażenie robi na nas niezmącona pewność Lukrecjusza – wiernego ucznia Demokryta i Epikura – że świat jest zrozumiały, tzn. wszystko, co się w nim dzieje, powiązane jest łańcuchem przyczyn i skutków. Żywi on mocne przekonanie, a nawet sądzi, iż potrafi udowodnić, że wszystko bierze się z poddanego prawom ruchu niezmiennych atomów, którym nie przypisuje żadnych innych własności prócz geometrycznych i mechanicznych. Jakości zmysłowe, takie jak ciepło, zimno, barwa, zapach i smak, sprowadzają się do ruchu atomów; to samo dotyczy życia. Dusza i umysł są w jego mniemaniu zbudowane ze szczególnie lekkich atomów, wiąże on przy tym (niezbyt konsekwentnie) pewne szczególne własności materii z konkretnymi cechami doświadczenia.

Za najważniejszy cel swego dzieła uważa Lukrecjusz uwolnienie człowieka od niewolniczego strachu, wynikłego z religii i przesądów, a podsycanego i wykorzystywanego przez kapłanów dla własnych celów. Z pewnością jest to dla niego bardzo ważne. Wydaje się jednak, że powoduje nim przede wszystkim chęć przekonania czytelników do atomistyczno-mechanistycznego obrazu świata, choć nie odważa się tego powiedzieć wprost praktycznie nastawionym Rzymianom. Wzruszający jest też jego szacunek dla Epikura oraz języka i kultury Grecji, które uważa za znacznie doskonalsze niż język łaciński i kultura rzymska. Przynosi Rzymianom zaszczyt, że można było mówić im takie rzeczy. Czy któryś ze współczesnych narodów potrafiłby wypowiadać się tak szlachetnie o innym?

Wiersze Dielsa czyta się tak naturalnie, iż zapomina się, że to przekład.

Berlin, czerwiec 1924 roku

http://einsteinpapers.press.princeton.edu/vol14-doc/498

Naukowy idiotyzm roku 2016

714248_bced_51_34

Nie będę się znęcał nad tym artykułem Gościa niedzielnego (sprzedaż ponad 120 000 egzemplarzy!). Nieczuli manipulatorzy trzymają w ciekłym azocie piękne aryjskie bobaski. Dodam tylko z podziwem, że trzeba mieć naprawdę czułe sumienie, aby w dniach, gdy w Aleppo giną tysiącami ludzie, przejąć się dramatem mrozaczków. Katholikos po grecku znaczy powszechny.

John James Waterston: nikomu niepotrzebny pionier teorii kinetycznej (1845)

Wśród całej rzeszy zapoznanych geniuszy, pechowych wynalazców i myślicieli, których nikt nie chciał słuchać, Waterston zajmuje miejsce szczególne: nie tylko był niedocenionym prekursorem, ale dożył też czasów, gdy jego koncepcje odkryli na nowo inni – i odnieśli dzięki nim naukowy sukces. Nawet wtedy nie został doceniony, historia nauki bez Waterstona wyglądałaby prościej i logiczniej. Do dziś rzadko wspomina się o nim w podręcznikach.

Urodzony w Edynburgu, syn wytwórcy laku do pieczętowania korespondencji, należał do kongregacji protestanckiej sandemanian – założonej niemal sto lat wcześniej przez Johna Glasa i Roberta Sandemana. Sandemanianie (albo glasyci) kultywowali proste chrześcijaństwo będące wspólnotą wiernych, w której decyzje zapadały jednomyślnie i każdemu wolno było wygłaszać kazania. Wykształcony w znakomitej Edinburgh High School, terminował później w zawodzie inżyniera budowlanego, lecz uczęszczał także na wykłady na uniwersytecie, gdzie wyróżniał się w matematyce i fizyce, choć uczył się także chirurgii, anatomii i chemii i należał do studenckiego towarzystwa literackiego. Przeniósł się później do Londynu i trafił do Wydziału Hydrografii w Admiralicji. Jego przełożonym był tam kapitan (późniejszy admirał) Francis Beafort, autor skali siły wiatru i organizator różnych przedsięwzięć badawczych, jak wyprawa okrętu „Beagle” wsławiona udziałem Charlesa Darwina. Beafort zaprotegował Waterstona na nauczyciela szkoły kadetów w Bombaju i młody człowiek wyjechał tam na osiemnaście lat. W tym czasie napisał kilka prac naukowych, z których najważniejszą – długą rozprawę o własnościach gazów – przesłał w roku 1845 do Towarzystwa Królewskiego do publikacji w „Transactions”.

Waterston zaproponował w niej prosty model gazu, w którym cząsteczki zderzają się ze sobą oraz ze ściankami naczynia. Ich chaotyczny ruch jest więc odpowiedzialny za znany fakt, iż gaz wypełnia zawsze całą dostępną mu objętość. Bombardowanie ścianek naczynia przez cząsteczki jest fizyczną przyczyną wywierania przez gaz ciśnienia. Model ten objaśnia poprawnie równanie stanu gazu doskonałego i pozwala zrozumieć szereg własności gazu. Ciśnienie p gazu N cząstek o masie m zamkniętego w objętości V zależy od średniej wartości prędkości cząsteczek i równe jest

p=\dfrac{Nm\overline{v^2}}{3V} \Rightarrow pV=\dfrac{N m\overline{v^2}}{3}.

Jeśli porównać drugie równanie z równaniem stanu gazu doskonałego, widać, że temperatura związana jest ze średnią energią kinetyczną cząstek gazu. Jeśli więc mamy dwa rodzaje cząsteczek, to ustalenie się jednakowej temperatury będzie oznaczać inną średnią prędkość dla każdego rodzaju cząsteczek:

m_1\overline{v_1^2}=m_2\overline{v_2^2}.

Są to podstawy dzisiejszej teorii kinetycznej gazu. Jak zareagowali na pracę Waterstona dwaj anonimowi recenzenci Towarzystwa Królewskiego? Ich tożsamość została ujawniona dopiero w 1965 roku. Pierwszy, wielebny Baden Powell, profesor geometrii w Oksfordzie, stwierdził, iż założenia Waterstona „nie stanowią zadowalającej podstawy do teorii matematycznej” i pomimo że „praca świadczy o znacznej biegłości i przedstawia wiele godnych uwagi zbieżności ze znanymi faktami oraz wyniki liczbowe otrzymane w doświadczeniach” nie zasługuje na publikację. Drugi, sir John Lubbock, absolwent Eton i Trinity College w Cambridge, był bankierem, a także zajmował się astronomią, choć bez szczególnego powodzenia, trudno znaleźć jakieś jego prace, które by cokolwiek wniosły do nauki. Dziś znany jest głównie z tego, że w roku 1846 zamieszkał w sąsiedztwie Charlesa Darwina i obaj utrzymywali dość bliskie stosunki. Lubbock stwierdził, że rozprawa to „czysty nonsens, nie nadaje się nawet do tego, by ją odczytać na zebraniu Towarzystwa Królewskiego”. Dwie negatywne recenzje zamknęły sprawę Waterstona. Zgodnie z zasadami Towarzystwa rękopis pozostał zamknięty w jego archiwum, nieopatrzny autor nie miał drugiego egzemplarza i już jej nie odtworzył. Pracę tę znalazł niemal pół wieku później lord Rayleigh i doprowadził do jej publikacji z komentarzem, iż mogła przyspieszyć rozwój badań w tej dziedzinie o piętnaście lat. Byłoby tak, gdyby praca Waterstona napotkała życzliwego i kompetentnego czytelnika albo gdyby jej autor wykazał więcej wiary w siebie i dalej rozwijał swe pomysły. Założenia Waterstona, choć wcale nie absurdalne, sprzeczne były z ówcześnie przyjętymi poglądami, to znaczy przesądami panującymi w owej chwili wśród uczonych. Ciepło uważano zwykle za nieważki fluid, który przechodzi od ciała do ciała, a ci, którzy sądzili, że jest ono związane z ruchem cząsteczek, myśleli przy tym o ruchu drgającym bądź obrotowym, a nie translacyjnym.

Bratanek Waterstona, który nic nie wiedział o całej sprawie, pisał do Rayleigha, że stryj bardzo się zawsze denerwował, kiedy ktoś wspominał w jego obecności o brytyjskim establishmencie naukowym albo Towarzystwie Królewskim, i posuwał się w takich razach nawet do nieparlamentarnego słownictwa.

Światło dzienne ujrzało tylko krótkie streszczenie idei Waterstona w roku 1851 w materiałach Brytyjskiego Towarzystwa Krzewienia Nauk.

reportofbritisha51brit

Czemu Waterston został zignorowany przez brytyjską elitę? Po pierwsze miał niską pozycję społeczną, znacznie wyrozumialej odnoszono się do gentlemanów, nawet gdy bredzili. Po drugie, przebywał w Bombaju i nikt go nie znał w Londynie. Wtedy, tak samo jak dziś, opinie środowiskowe bardzo się liczyły, zastępując samodzielne myślenie, które jest czynnością męczącą, toteż większość ludzi stara się go unikać. W tym samym czasie pozycję naukową zdobywał Charles Darwin. Był jednak gentlemanem, absolwentem Cambridge i potrafił utrzymywać odpowiednie kontakty, dopiero później przeprowadził się na wieś. Zaczął od prac geologicznych, zaprzyjaźnił się z Lyellem, ówczesną wschodzącą gwiazdą, życzliwie patrzył na niego konserwatywny Adam Sedgwick z Cambridge. Kiedy już opublikował trochę prac w mniej prestiżowych pismach, posłał długą rozprawę do „Transactions of the Royal Society” i został dzięki niej przyjęty na członka Towarzystwa (nb. ten jego artykuł, poświęcony tarasom skalnym w Glen Roy, okazał się ogromną pomyłką naukową, ale zgodny był najwyraźniej z tym, czego oczekiwali recenzenci). Dopiero po wielu latach zdecydował się Darwin wystąpić publicznie z ideą ewolucji.

John_James_Waterston_755

Waterston dowiedział się z czasem, że jego praca nie była tak oryginalna, jak sądził. Daniel Bernoulli i Leonhard Euler szli w tym kierunku sto lat wcześniej (choć nie otrzymali prawidłowego wzoru na ciśnienie gazu). Był jeszcze prekursor brytyjski, John Herapath, który dwadzieścia lat wcześniej głosił pewne podobne idee (popełniając przy tym więcej błędów niż Waterston). Także Herapath nie przebił się do świadomości uczonych brytyjskich, w jego przypadku negatywną rolę odegrał Humphry Davy, skądinąd znany i zasłużony uczony. Tak więc Waterston mógł z czasem stracić sporo pewności siebie, słysząc o poprzednikach. Jego pojmowanie religii chrześcijańskiej nie pozwalało mu na zabiegi wokół osobistego sukcesu (choć Michael Faraday, też sandemanianin, zdobył wielki i zasłużony rozgłos naukowy). Cała ta historia nie ma happy endu. Waterston trochę jeszcze publikował, lecz bez powodzenia. Bardzo lubił spacery po falochronie w Leith, pewnego dnia nie wrócił z takiego spaceru, najprawdopodobniej zabrała go fala, nie wykazywał bowiem żadnych skłonności samobójczych. Ciała nigdy nie znaleziono.

Szybolet czyli Polska będzie czytająca albo nie będzie jej wcale

Księga nad księgami wśród wielu cennych wskazań moralnych uczy nas także, na przykładzie Efraimitów, jaki jest pożytek z umiejętności językowych:

Następnie Gileadczycy odcięli Efraimitom drogę do brodów Jordanu, a gdy zbiegowie z Efraima mówili: «Pozwól mi przejść», Gileadczycy zadawali pytanie: «Czy jesteś Efraimitą?» – A kiedy odpowiadał: «Nie», wówczas nakazywali mu: «Wymówże więc Szibbolet». Jeśli rzekł: Sibbolet – a inaczej nie mógł wymówić – chwytali go i zabijali u brodu Jordanu. Tak zginęło przy tej sposobności czterdzieści dwa tysiące Efraimitów. (Sdz 12, 5-6)

Niestety, ani owa Księga, ani żadne inne nie są najwyraźniej Polakom potrzebne do szczęścia. To znaczy, nie są potrzebne rosnącej grupie, a są potrzebne grupie malejącej.

z19767649Q,Badania-czytelnictwa

Dane: Biblioteka Narodowa

Czytanie czegokolwiek to nie jest szczególnie wysoki próg: trzeba rozumieć (najczęściej własny) język i móc się skoncentrować na jednym przez dłuższy czas. Zwykle wyobrażamy sobie, że Stany Zjednoczone są „mało kulturalne” w porównaniu z Polską, że tylko elitarna edukacja i nauka jakoś tam funkcjonuje. Amerykanie też narzekają na spadek czytelnictwa, ale porównajmy liczby.

a0bd43b86

Nauka na najwyższym poziomie potrzebuje odpowiednio szerokiej bazy, ludzie utalentowani to niekoniecznie potomkowie zamożnych i kulturalnych rodziców. Oczywiście, nauka amerykańska przyciąga także wielu obcokrajowców, ale niemożliwy jest szczyt piramidy wiszący w powietrzu.

Na dobitek z ankiet wynika, że jak już ktoś u nas coś czytał, to najczęściej przychodzi mu do głowy Henryk Sienkiewicz. To tak jakby we Francji za najwybitniejszego pisarza uznać Alexandre’a Dumasa. Mówi to coś raczej o potrzebach czytelników: Sienkiewicz, choć językowo sprawny, myślowo i uczuciowo był zupełnie infantylny. Więcej prawdy o rzeczywistości znaleźć można w baśniach Andersena.

debinski

Trzeba jednak z nadzieją patrzeć w przyszłość, jak imć pan Jan Dębiński z Dębion, komornik graniczny województwa krakowskiego, który drukiem ogłosił swe najcenniejsze myśli o Polsce w roku 1727 w Częstochowie, w drukarni jasnogórskiej. Pan Dębiński taką oto ubogacił nas mową:

Słyszałem senatora jednego dyskutującego, który twierdził, że prowidencja boska widząc niesfornych, niezgodnych, nieporządnych Polaków, a nie chcąc, aby zginęli, kuratelę partykularną sobie nad onymi wzięła, w osobliwej ich protekcji swojej trzymając. I tać to prowidencja protekcji boskiej sprawuje, że ustawicznie się walimy, a przecie stoimy; ustawicznie gaśniemy, a przecie jako słońca jakie po zachodzie wschodząc, jaśniejemy (…)
Słyszałem u drugich ludzi godnych do tegoż zmierzający żart polityczny, że patrząc na to, co się w Polsce naszej dzieje, kiedy by o Panu Bogu po ludzku rozumieć się godziło, trzeba by mówić, że u niego ten świat jest jakaś Aula magni Principis (…) królestwa i państwa na różne dzieląc się ordines, różne też mają powinności i funkcje. Więc Polakom między inszymi i tę też funkcję naznaczył, żeby go rekreowali i cieszyli. I tak, kiedy Bóg z nieba na sejmy, na sejmiki, na wojenne wyprawy, na rządy i na wszystkie inne postępki nasze patrzy, bardzo się (po ludzku rozumiejąc) cieszy i rekreuje. (…) Żeby tedy ta rekreacja Bogu nie zginęła, oddał Polskę naszą prowidencji swojej w osobliwą opiekę, aby jej upadać nie dopuściła.

Pomylił się pan Dębiński, bo jak wiemy z historii, znudziło się w końcu Stwórcy patrzyć na polskie dziwowisko, a może dość miał już tego nieporadnego makaronicznego dukania. Rok 1727 był to rok śmierci Newtona, pochowanego w Opactwie Westminsterskim z wielkimi honorami, u nas nikt jeszcze nie słyszał nie tylko o nim, ale i o Kartezjuszu, który wystąpił niemal sto lat wcześniej. Nie chodziło tylko o jakieś nowinki dla intelektualistów, Thomas Newcomen już piętnaście lat wcześniej zastosował maszynę parową w kopalni. To jedna cywilizacja: myśląca naukowo i technicznie. Świat nam gwałtownie odjeżdżał. Widzimy, jaką wagę ma szybolet.